基于Optistruct的电池包箱体优化设计

本文基于ANSYS Workbench平台对电池包箱体进行静、动态有限元分析,找到箱体结构的薄弱位置。 采用Optistruct软件,运用形貌优化和复合材料优化技术对箱体进行优化设计,得到了在箱体上盖设置的凸包结构的最优几何参数和平面布局,并构建了优化后上盖的三维模型,同时得到下箱体各层组的厚度分布情况及最优厚度。经验证,优化后箱体最大变形量较优化前降低了82%,刚度提升显著,最大等效应力降低了70%,箱体强度得到明显改善,其一阶固有频率为32.5Hz,可避免共振情况发生,优化后箱体重量减轻了67%。优化后电池包箱体对动力电池安全工作能起到更有效的防护作用,且轻量化效果显著,此研究为进一步分析实际电池包箱体结构奠定基础。     

轻质多材料动力电池包箱体选材与优化

通过多种材料并用与结构合理设计的途径实现了动力电池包箱体的结构轻量化。首先,建立了系统多材料选材与优化流程方法,基于水平分析的试验设计并利用极差与方差分析选择多材料;然后,采用RBF近似模型拟合,MIGA遗传算法优化系统结构。最后对某实例车型动力电池包箱体改进设计。结果表明:多材料箱体刚度、模态提升显著,并减重8.72 kg,相比原结构减重率达47.3%,验证了系统多材料选材与优化方法的有效性,可为提升电池包箱体结构可靠性与轻量化水平提供参考。     

电池包侧面碰撞仿真响应特性和安全性分析

为了探究电池包箱体及其内部结构的安全性问题,结合企业某款纯电动汽车的电池包几何模型,采用均质化的建模方法建立包含电池箱体、电池模组、模组固定支架、连接螺钉、电芯连接铜片及其他结构件的精细化电池包有限元模型,并考虑电池包的实际安装位置,进行整车侧面碰撞仿真分析。从车体结构、电池箱体、电池包内部模组等多个层面综合评价电池包碰撞安全性,结果表明,在侧面碰撞过程中电池包没有短路风险,满足法规中对碰撞后电池包安全性的相关要求。     

一种特制集装箱结构优化设计有限元分析

优化技术在工程中的应用是集装箱结构优化设计的前提和基础。针对一种特制集装箱箱体的结构和承载特点,建立了三维有限元模型,对该集装箱框架结构进行了静力分析,得到了结构的应力和变形分布。在对箱体应力水平偏高和变形较大进行分析的基础上,提出了相应的优化设计。结果表明:(1)优化设计后该集装箱的最大变形量由62mm降低到38mm;(2)最大Von Mises应力由248MPa降低到190.4MPa,最大剪应力由82.59MPa降低到64.59MPa;(3)最大normal moments tensor由168.7MPa降低到89.38MPa,最大shear momentstensor由123.1MPa降低到86.96MPa。这说明经优化设计后集装箱的变形及应力大幅降低,结构的最大应力均未超过材料的屈服强度,能满足强度及刚度设计要求。     

整埂机箱体高速伞齿轮的静力学分析与拓扑优化

为研究水稻田整埂机中箱体高速伞齿轮整体的力学特性,在SolidWorks环境下建立箱体高速伞齿轮的三维实体模型,导入Ansys软件并对伞齿轮整体进行结构线性静力分析,基于弹性力学的经典理论,求解并对齿轮轴部分进行三维结构拓扑优化.经对比验证,优化后的齿轮轴满足静刚度要求,为提高箱体高速伞齿轮齿轮轴部分的力学性能提供了参考.     

汽车变速箱壳体结构柔性分析与研究

针对汽车变速器结构强度分析存在的问题,基于专业设计软件MASTA及子结构方法,对变速器系统结构柔性进行了深入分析。依据分析结果中箱体刚度对系统内部变形的影响程度,提出了一种新型结构柔性分析方法,并根据该方法对变速系统进行了整体优化,使箱体刚度对内部系统的影响达到最小,实现了目标最优化。     

基于CFD分析的电动汽车电池包加热方法

锂离子电池对温度环境要求严苛,在低温下常出现失效、寿命衰退等现象. 因此,为电池包设计高效、均匀且节能的加热方案,成为电动汽车在北方环境下发展的关键. 引入计算流体动力学（CFD）的仿真计算方法,并采用多孔介质理论对电池包中电池模块进行简化分析,对电动汽车电池包在加热过程中的温升特性进行仿真分析计算,将仿真计算结果与实测数据进行对比验证,证明所采用的仿真方法及多孔介质简化模型可有效应用于电动汽车电池包的加热方案评估. 根据分析结果对加热方案提出修正,并设计分块化的加热方案,即对局部加热功率进行控制. 计算结果显示,优化后的分块加热方案,在总体功率降低167 W（约7%）的情况下,仍然可在50 min内将电池包从?13 °C加热到5 °C,并且将电池包中电池区域最大温差控制在5 °C以内.     

基于灵敏度分析的连续驱动摩擦焊机结构优化

提出一种基于灵敏度分析的焊机多工况结构优化设计方法.首先利用有限元方法对焊机整机进行静力学分析,找出床身和主轴箱为系统薄弱环节;为提高两者的刚度,对床身和主轴箱结构参数进行了灵敏度分析,根据灵敏度分析结果确定影响整机质量和柔度较大的关键尺寸,并对其进行多工况尺寸优化;对优化后的整机结构静力学分析结果表明,主轴组件径向最大变形满足焊机设计指标要求,整机静态刚度得到提高.最后,通过实验验证了仿真结果的准确性,说明此优化方法对连续驱动摩擦焊机结构优化行之有效.     

基于最大正应力的水轮机顶盖轻量化优化设计

顶盖是水轮机中起承载和过流双重作用的重要部件.以混流式水轮机顶盖为研究对象,建立有限元模型,对其强度、刚度和动力特性进行仿真分析.以最大正应力和刚度两种设计指标作为约束条件,对顶盖进行以质量最小为目标的优化设计,提出轻量化目标优化方法.根据仿真分析结果,确定顶盖结构改进方案.优化后顶盖的最大应力及最大位移均有所降低,各阶固有频率相应提高,动力特性得到明显改善.轻量化优化设计使水轮机顶盖结构的质量减轻250 kg,减重率达13. 2%,实现了轻量化目的.     

飞轮壳结构刚度对机体NVH性能的影响

以某柴油机为例,研究飞轮壳结构刚度对柴油机机体振动问题的影响.建立发动机整机多体动力学计算模型,并对发动机虚拟样机模型进行试验验证;引入拓扑优化计算方法,以飞轮壳结构刚度最大为优化目标,飞轮壳体积比为约束条件,单元密度为设计变量对飞轮壳结构进行优化设计;并结合工程设计经验对优化后的飞轮壳模型重新建模.分析在安装新飞轮壳之后发动机机体振动和声学特性,计算结果表明,在对飞轮壳结构进行优化设计之后,机体振动问题得到了有效的缓解,辐射声功率级降低了0.3 dBA,提高飞轮壳结构刚度能够有效降低机体振动,改善机体振动、声学性能.     

空间3-UPU／UPU机构的刚度分析

以3-UPU／UPU并联机构为例,进行机构分析及运动学分析,得到机构的雅克比矩阵;在静平衡条件下计算出并联机构的局部刚度矩阵和全局刚度矩阵;利用数学软件MATLAB绘制3-UPU／UPU并联机构的局部刚度曲线以及全局刚度曲线,分析上下平面外接圆半径的变化对局部刚度和全局刚度的影响．结果表明局部刚度矩阵以及全局刚度取决于机构的位姿,对于给定的位姿可求机构局部刚度及全局刚度的变化范围;机构的上下表面半径的变化情况影响着局部刚度和全局刚度,因此可以适当地增大上下表面半径来获得较高的局部刚度以及全局刚度。     

空间3-UPU/UPU机构的刚度分析

以3-UPU/UPU并联机构为例,进行机构分析及运动学分析,得到机构的雅克比矩阵;在静平衡条件下计算出并联机构的局部刚度矩阵和全局刚度矩阵;利用数学软件MATLAB绘制3-UPU/UPU并联机构的局部刚度曲线以及全局刚度曲线,分析上下平面外接圆半径的变化对局部刚度和全局刚度的影响.结果表明局部刚度矩阵以及全局刚度取决于机构的位姿,对于给定的位姿可求机构局部刚度及全局刚度的变化范围;机构的上下表面半径的变化情况影响着局部刚度和全局刚度,因此可以适当地增大上下表面半径来获得较高的局部刚度以及全局刚度。     

考虑台基影响的应县木塔地震响应有限元分析

为研究台基对应县木塔地震响应的影响,采用ANSYS有限元软件建立了八角形台基、上部木结构及考虑台基影响的应县木塔整体结构有限元模型,采用模态分析法得到了模型的自振频率及周期.分析得到了上部木结构的弱水平刚度方向,并对上部木结构和考虑台基影响的整体结构模型输入地震波激励,对比分析了两种模型的地震响应.结果 表明:八角形台...     

桩-土-上部结构耦合震动研究

文章通过桩-土-上部结构并列质点系模型进行计算分析,并与基础固定时的结构地震动反应进行比较,探讨了不同上部结构刚度在同一地基场地上的地震动反应和同一上部结构刚度在不同场地的地震动反应。     

个性化手机的逆向结构设计及其CAE分析

采用逆向工程技术理论对手机模型的电池后盖进行研究和分析,利用三维激光扫描仪对模型的几何特征进行数据扫描,并在Image ware软件中进行数据处理后导入UG软件实现模型重构,生成相应的零部件模型,同时对所生成的手机电池后盖模型运用ANSYS软件进行有限元分析,模拟了发生形变及其结构变形的过程.研究打破了传统的正向设计流程,提高了个性化手机的自动化设计程度,节省了成本.     

三维管梁在汽车车身轻量化上的应用

在汽车轻量化趋势下,车身的轻量化依然十分重要. 分别从国内外研究现状、结构设计、结构分析、质量对比分析几方面研究汽车上车身局部结构的轻量化. 以本田思域2016款车身结构为研究对象,采用超高强钢辊压成型三维管梁替换车身A柱、车顶纵梁内部热成型冲压加强板. 参考国标GB 26134—2010施加车顶抗压试验工况,保证优化后结构的车顶抗压性能与原结构相当,通过对比质量,得出集成三维管梁的新设计对车身的轻量化效果. 研究结果表明:当三维管梁板材厚度为1 mm、材料为1 700 MPa马氏体钢时,新结构弯曲刚度和强度性能与原结构基本一致,且实现车身减重3.23 kg,轻量化效果明显.     

电动汽车动力电池壳体力学特性研究

针对电动汽车动力电池的安全问题,本文基于ANSYS建立了电动汽车动力电池壳体力学分析的有限元模型,通过模态分析得出单体电池壳体的前5阶固有频率及振型,并利用有限元分析软件ANSYS中的LS-DYNA跌落模块,对电池壳体的有限元模型进行跌落仿真,仿真结果表明,电池从1.5m高度自由跌落时的最大应力为314MPa,电池壳体材料的屈服应力为685MPa,安全系数取1.5,故电池壳体的许用应力为456MPa,说明电池壳体跌落时的最大应力明显小于电池壳体的许用应力,因此,在电动车出现碰撞等事故时电池壳体不会发生屈服变形。该研究为电池结构的强度和刚度设计提供了理论依据,具有广阔的应用前景。     

离合器盖的有限元结构静力分析

离合器盖的强度和刚度不足,往往会造成离合器盖碎裂或产生较大变形而影响离合器的彻底分离。但离合器盖的结构设计至今仍依赖于经验类比方法,没有任何计算。本文试用有限元法来进行离合器盖的结构强度和刚度的分析计算。文中介绍了两种常见结构型式的离合器盖的有限元计算模型和伪单元在处理周期性边界条件中的应用,并对计算和试验结果加以分析讨论。     

高速永磁电机转子护套强度分析

目前永磁电机多采用烧结钕铁硼永磁材料,其抗压强度较大而抗拉强度很小,永磁体难以承受转子高速旋转巨大离心力产生的拉应力,必须在永磁体外设置高强度非导磁防护套,采用过盈配合给永磁体施加一定的预压力．介绍高速永磁电机转子的设计特点,论述永磁转子结构形式的选取与转子强度的计算方法．利用有限元法进行强度分析,确保额定转速为60000r／min、额定功率为75kW的高速电机永磁转子的强度．